EP2067716A2 - Vorrichtung zum Dosieren flüssiger Medien und Behältersystem - Google Patents

Vorrichtung zum Dosieren flüssiger Medien und Behältersystem Download PDF

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EP2067716A2
EP2067716A2 EP08170859A EP08170859A EP2067716A2 EP 2067716 A2 EP2067716 A2 EP 2067716A2 EP 08170859 A EP08170859 A EP 08170859A EP 08170859 A EP08170859 A EP 08170859A EP 2067716 A2 EP2067716 A2 EP 2067716A2
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EP
European Patent Office
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container
bag
valve
metering
opening
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EP2067716B1 (de
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Uwe Schlitt
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Schlitt Uwe Michael
Original Assignee
Schlitt Uwe Michael
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44D—PAINTING OR ARTISTIC DRAWING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PRESERVING PAINTINGS; SURFACE TREATMENT TO OBTAIN SPECIAL ARTISTIC SURFACE EFFECTS OR FINISHES
    • B44D3/00—Accessories or implements for use in connection with painting or artistic drawing, not otherwise provided for; Methods or devices for colour determination, selection, or synthesis, e.g. use of colour tables
    • B44D3/06—Implements for stirring or mixing paints
    • B44D3/08—Implements for stirring or mixing paints for liquid or semi-liquid paints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44D—PAINTING OR ARTISTIC DRAWING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PRESERVING PAINTINGS; SURFACE TREATMENT TO OBTAIN SPECIAL ARTISTIC SURFACE EFFECTS OR FINISHES
    • B44D3/00—Accessories or implements for use in connection with painting or artistic drawing, not otherwise provided for; Methods or devices for colour determination, selection, or synthesis, e.g. use of colour tables
    • B44D3/003—Methods or devices for colour determination, selection or synthesis, e.g. use of colour tables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D77/00—Packages formed by enclosing articles or materials in preformed containers, e.g. boxes, cartons, sacks or bags
    • B65D77/04—Articles or materials enclosed in two or more containers disposed one within another
    • B65D77/06—Liquids or semi-liquids or other materials or articles enclosed in flexible containers disposed within rigid containers
    • B65D77/062—Flexible containers disposed within polygonal containers formed by folding a carton blank
    • B65D77/065—Spouts, pouring necks or discharging tubes fixed to or integral with the flexible container
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K21/00—Fluid-delivery valves, e.g. self-closing valves
    • F16K21/04—Self-closing valves, i.e. closing automatically after operation
    • F16K21/16—Self-closing valves, i.e. closing automatically after operation closing after a predetermined quantity of fluid has been delivered

Definitions

  • the present invention relates to a container system comprising a dimensionally stable container and a flexible bag disposed in the container. Furthermore, the present invention relates to a device for metering a liquid medium, which comprises a circuit with a container system according to the invention integrated therein and a metering section, a method for mixing a color formulation and a self-closing valve (metering valve).
  • Conventional metering devices for liquid media generally have at least one reservoir, which is driven to remove the medium via mechanical or electrical pumps. These are usually open systems in which the reservoirs are filled from the outside. For example, the containers have removable lids. Special requirements are placed on dosing systems for liquid media which contain solid particles or which potentially have the possibility of solid particles forming in them. These include z. Suspension, d. H. Dispersions of insoluble solid particles in liquids, but also partially solidified melts or liquid media with solid particles resulting from crystallization of a liquid originally dissolved in the solid. The metering systems for such media have z. As containers containing a mechanical agitator to reduce settling of the solid or at best to avoid.
  • the media With the pumps connected to the containers, the media are conveyed in the desired (that is to say to be metered) quantity into a storage container (dosing template) and optionally combined with other media to form the desired product.
  • a storage container dosing template
  • other media to form the desired product.
  • the production of a particular product mixture is sequentially from single doses, that is, each of the individual components required to produce a particular product mixture is added in succession from the respective container.
  • the reservoir and the metering device structurally form a unit.
  • the object of the present invention is therefore to avoid as many of the previously described disadvantages of conventional dosing.
  • a container system which has a dimensionally stable container and a flexible bag with two connections arranged in the container is particularly advantageously suitable for use in a metering device for liquid media.
  • the object is accordingly achieved by a metering device in which such a container system together with a conveyor and corresponding lines forms a closed circuit, from which a dosing goes off.
  • the liquid medium may thus circulate in the device, including the container system.
  • the metering device additionally has a new self-closing, self-cleaning metering valve.
  • the container system is also designed so that settling-prone media can be even better homogenized by the circulation in circulation without the use of an agitator and / or a substantially complete emptying of the bag is possible.
  • a new advantageous embodiment of the geometry of the container bottom is used.
  • a metering device is provided in which the enrichment, phase separation, sedimentation, crystallization and drying of the media to be metered is almost impossible.
  • the subject of the present invention is therefore a container system comprising a dimensionally stable container and a flexible bag arranged in the container, which has two connections which correspond to at least one opening, preferably two openings, of the container.
  • connections may be conventional connections known to the person skilled in the art and commercially available. These include z.
  • taps such as taps
  • lids such as IBC caps
  • hoses or other Connections Removal and feed connection are preferably designed as so-called.
  • blocking couplings On one or both sides blocking couplings in order to avoid a container system or plant side leakage of the liquid media during the separation or changing operation.
  • a corresponding opening is understood to be the opening which in its function corresponds to the corresponding connection of the bag, for example for feeding into or removal from the container system.
  • At least one of the connections of the bag is connected to the corresponding opening of the container.
  • a compound that allows the passage of a medium in the (container) system As a rule, this is a line.
  • the bag is a collapsible bag.
  • a collapsible bag is understood to be a bag which can be compressed, pressed, folded, folded, collapsed or otherwise compacted without aeration or venting without the inner walls sticking together and / or the wall being damaged ,
  • the sealing of the bags to the surrounding, rigid container shape in particular adapted to the geometry of the bottom segment so that dead volumes, in particular a drape of the bag, is reduced to a minimum.
  • the distance of the terminals of the completely filled bag is at least 40%, preferably at least 50%, of the direct distance of the farthest points on the wall of the bag.
  • the distance between two points is determined as the length of the straight line connecting the two points.
  • the connections are specially arranged so that in each filling state of the bag, a thorough mixing of the bag contents by a circulation of the medium, for. B. in the circulation of a metering device is achieved.
  • the container in the lower region on a removal opening, which with the first connection of the bag is coupled.
  • the second port of the bag is connected via a connecting line to a feed opening of the bag, wherein the second port of the bag located in the container is at least when the bag is completely filled above the removal opening of the container.
  • the container has a removal opening arranged in the lower region of the container, optionally a connection from the removal opening to a first connection in the bag (hereinafter also referred to as removal connection), a feed opening and optionally a connection from the feed opening a second port in the bag (hereinafter also referred to as Zutechnologyan gleich) on.
  • removal connection a connection from the removal opening to a first connection in the bag
  • Zutechnologyan gleich a connection from the feed opening a second port in the bag
  • the removal connection can also be guided through the removal opening.
  • the feed connection can be guided through the feed opening.
  • the feed port of the bag located in the container is at least when fully filled above the removal opening of the container.
  • the container has a removal opening arranged in the lower region of the container, a feed opening and a connection from the feed opening to an upper connection in the bag (feed connection) which lies above the removal opening at least when completely filled.
  • the first connection in the bag (removal connection) is guided through the removal opening of the container.
  • the bag can optionally be fixed in the lower region of the container.
  • the container has a substantially cuboid outer basic shape and the removal opening is arranged on an end face of the container.
  • the bottom of the container is inclined from the longitudinal sides to the middle, so that it has a groove in the direction of the removal opening, for. B. forms in the longitudinal direction and is inclined from the discharge opening opposite end face to the end face with the removal opening.
  • the container bottom is constructed so that according to the settling funnel principle, particles preferably settle in the removal region of the bag. Accordingly, they are primarily discharged from the bag and can not permanently store in the bag.
  • the removal opening and the supply opening are arranged on the same front side of the container.
  • This embodiment proves to be particularly advantageous when several containers are stacked, especially in a modular design.
  • the container system according to the invention has a connecting line from the feed opening of the container to the feed connection in the bag, which is completely or partially flexible.
  • the flexible part of the connecting line is preferably made of a suitable plastic, such as soft PVC or silicone.
  • the flexible part of the connection line can also be formed by a fabric tube.
  • the connecting line is guided from the feed opening under the inclined bottom of the container and then behind the bag to the feed connection in the upper region of the bag.
  • this embodiment can be dispensed with an exchange of the bag on a replacement of the connecting line, so that only solved the connections of the old bag, the bag exchanged and the connections of the new bag must be reconnected.
  • the flexible connecting line is fixed by a suitable holding device in the rear part of the container and thus behind the bag.
  • the connecting line in the interior of the container is rigid up to the upper part of the container and from there to the supply port of the bag designed to be flexible.
  • Another object of the present invention is a device for metering a liquid medium, comprising a circuit for the liquid medium with an integrated in the circuit, container system according to the invention and an outgoing from the circuit Dosierumble.
  • a liquid medium is understood to mean not only a single-phase liquid, but also emulsions (two-phase and multiphase liquids) and liquid media which contain solid particles or which potentially have the possibility of solid particles forming in them. These include z.
  • suspensions ie dispersions of insoluble solid particles in liquids, but also partially solidified melts or liquid media with solid particles, which results from the crystallization of a solid originally dissolved in the liquid.
  • the viscosity of the liquid media can vary within a wide range, ranging from light to viscous (pasty).
  • the container system is a closed unit that can already be filled into the circuit.
  • the container system is advantageously without additional mechanical stirring device, since the mixing takes place via the circuit.
  • the container system is integrated into a substantially closed system.
  • the liquid medium can be circulated at intervals or continuously, so that segregation of the liquid medium or sedimentation of solids can be avoided or at least greatly reduced.
  • the container system can be designed as a single or reusable change system. It can be modularly connected to the circuit. Thus, the filling of the device with the liquid medium to be dispensed is comparably simple and clean.
  • a container capable of receiving a liquid medium contained in a flexible two-port bag
  • the bag receptacle holds the bag in particular so that certain vertical positions of the two connections of the bag relative to one another can be predetermined as a function of the degree of filling of the bag.
  • the container therefore need not be a closed container.
  • a closed or closable container is used so that a so-called bag-in-box container system is provided together with the bag.
  • removal and feed couplings can be fixed to the container at predetermined points in order to enable a quick one-handed production or release of a connection.
  • a pressure equalization system can preferably be installed.
  • the bag When using the container system according to the invention (bag-in-box system), the bag is almost completely emptied. Under almost emptying is understood to mean that the emptied bag contains at most 5 wt .-%, more preferably at most 1 wt .-%, based on the weight of the maximum capacity. In doing so, the inner tube or hose parts, if present, fold or lie together with the surrounding bag to the lowest possible extent. After emptying the bag contents, optionally via a coupling located outside the container system, the container system can be removed from the circuit. Containers and bags can either be separated or disposed of together or reused.
  • the line (s) of the circuit and the dosing are made of a suitable for the corresponding medium, d. H. made of inert material. They are preferably flexible and easy to exchange. Suitable materials are for. B. commercially available plastic tubing, z. As polyethylene (PE), polypropylene (PP) or polyurethane (PU).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PU polyurethane
  • the metering section comprises at least one valve.
  • the metering section comprises at least one conveying device.
  • the metering can alternatively be performed as a high-pressure extraction path.
  • the amount of liquid medium that is metered, z. B. over the time a valve is opened and / or a conveyor is turned on, are controlled.
  • the metering section comprises a removal device.
  • Such a removal device may be a tap, a valve, a dispenser, a reducer, a transition piece, such as a spout, an olive, etc., an adapter, a coupling, a reusable fitting, such as a Y or a T-piece, a manifold, other fittings, such as an elbow, or any other, suitable for the application of extraction device act.
  • a reusable fitting in particular a Y or a T-piece, or a metering valve described below is used as a removal device in order to be able to meter a second liquid medium as an alternative or in addition to the liquid medium to be metered.
  • the removal device contains a self-closing valve (metering valve).
  • the self-closing valve is constructed so that the liquid medium to be metered by the, for example, when the delivery unit or pump, building pressure via an autohydraulic mechanism, the closure means, for. B. the valve needle, opens and the medium z. B. releases a metering nozzle.
  • this self-closing valve comprises a cylinder, a lid closing the cylinder at an open side, a metering nozzle fitted in the open side of the cylinder opposite the lid, a fitting arranged in the cylinder wall immediately above the metering nozzle, a valve pin with a circumferential seal, which can be guided vertically into the metering, a Drawbar, by means of which the valve pin can be moved in the vertical direction, and a sealed relative to the cylinder inner wall spring piston to which the valve pin is attached via the tie rod so that the valve closure valve with the seal the nozzle opening to the environment airtight when the piston located in a lower end position.
  • the valve is opened by the liquid medium to be dispensed when the pressure of the pending medium to be dispensed is high enough to overcome the spring force of the spring piston.
  • the liquid medium to be dosed simultaneously serves as a type of hydraulic fluid.
  • the closure needle is preferably designed so that it has at its lower end a mandrel which passes completely through the metering nozzle with the valve closed.
  • the self-closing valve described above additionally comprises a second fitting opposite the fitting described above and arranged directly above the metering nozzle.
  • a second liquid medium can be metered.
  • Both liquid media can serve as hydraulic fluid.
  • the medium that is being metered assumes the function of the hydraulic fluid. If the valve is supplied with the appropriate liquid medium via one of the fittings, the liquid in the opposite fitting seals this fitting and the line behind it, since the liquid media are essentially incompressible.
  • valve bodies and piston seals are selected according to the requirements of the media and printing.
  • the valve body is made of stainless steel, as well as the valve core and the needle.
  • the sealing materials are made of durable or coated with durable materials materials.
  • the metering valve according to the invention has the advantage over conventional metering valves that the metering medium at the same time assumes the function of the hydraulic fluid and the sealant. In addition, it can be rinsed via a second access, in particular a second fitting. Another advantage is that the dosing medium is sealed against air contact directly at the nozzle opening. A drying of the nozzle is thus very effectively avoided. Even if particles should clog the nozzle orifice, the valve pin pushes through the nozzle orifice as it closes by the force of the plunger. As a result, the nozzle opening is always kept free by mechanical means. Repeated rinsing with suitable solvents or cleaning agents can almost eliminate clogging of the valve, even with long service lives. Especially when dosing dye compositions, adhesives and other critical liquid formulations, a reliable and maintenance-free valve is available.
  • Another object of the invention is a self-closing valve, as defined above.
  • the inventive self-closing valve for opening and closing is controlled electronically, mechanically or pneumatically.
  • the valve can be additionally or optionally equipped with a drive means, such as a motor or auxiliary motor, a pneumatic drive or a magnet to control the valve can.
  • a drive means such as a motor or auxiliary motor, a pneumatic drive or a magnet to control the valve can.
  • the pull rod can be raised or lowered.
  • sampling device It is also possible to dose several media via a single sampling device or to dose solvent and dosing simultaneously (admixture). For this purpose, the sampling device must have a second access.
  • the pressure conditions determine the mixing ratio of the components. Especially the use with two-component systems is possible.
  • the high-pressure metering according to the invention allows the optional installation of a further new development, the so-called split metering.
  • the dosing method described here is a modified form of the split injection known from gas chromatography, which is now used here for liquids for quotient dosing.
  • adjustable amounts of solvent are added to a secondary metering channel via a further access, preferably via a T, Y, X piece or an (automatic) valve. If, for example, the secondary dosing channel delivers a quantity of 1000 ⁇ l at a certain dosing pulse and the split ratio is set to 1: 100, 990 ⁇ l of solvent and 10 ⁇ l of the secondary dosing line are now dosed at a dosage of 1000 ⁇ l. The excess amount is discharged via the split valve.
  • split-dosing makes it possible to dose the smallest amounts of liquid to be dosed with a hitherto impossible accuracy and precision, since only a quotient of the liquid / solvent mixture to be dosed and dosed via the metering valve.
  • the desired split ratio setting can be controlled and calibrated by adjusting the valve and changing the pump pressure.
  • the device according to the invention contains a rinsing unit.
  • This rinsing unit comprises a valve and / or a conveying unit for a solvent or cleaning agent and a container for a solvent or cleaning agent.
  • the solvent or cleaning agent passes from the container through the conveyor unit and / or the valve via a second access in the sampling device.
  • Another object of the present invention is a system comprising two or more devices according to the invention and optionally a flushing unit described above.
  • the individual conveying devices, conveying units and / or valves of the devices as well as the conveying unit and / or the valve of the flushing unit are controlled by a central control unit.
  • a corresponding control electronics and operating software allows the control of conveyors, conveyor units and / or valves, so that a simultaneous dosing of different liquid media is possible.
  • the present invention furthermore relates to the use of a system according to the invention for filling and / or metering liquid media, preferably dye compositions, particularly preferably pigment-containing dye compositions.
  • the present invention also relates to a method for mixing a color formulation in which a color pattern is selected and, according to the selected color pattern, dye compositions are metered into a suitable container via a dosing system according to the invention or a plurality of dosing devices according to the invention. Subsequently, this color formulation is made up into a finished product in the container.
  • packaging means the completion of a product. This includes all work that is necessary after filling the components to produce the product ready for sale, such as refining, mixing, packaging and / or the formation of salable units.
  • FIG. 1 a device according to the invention for dosing a liquid medium with a rinsing unit is shown.
  • the device shown here is especially suitable for dosing dye compositions.
  • the device essentially consists of two subassemblies: a circuit with a container system integrated therein and a dispensing line that leaves the circuit.
  • the liquid medium to be metered is conveyed via a delivery device 5, preferably a pump.
  • the conveyor 5 leads the medium from a container system 1 via a removal line 4, past a sampling piece 14 and via a return line 15 back into the container system 1.
  • a check valve 16 Before the return 17 into the container system 1 is optionally a check valve 16.
  • the described circuit allows the constant movement of the medium and prevents segregation and / or settling of the components within the circulatory system and in particular in the container system. 1
  • the container system is connected by means of a coupling 2 to the extraction line 4.
  • the clutch 2 is preferably a reusable clutch.
  • a reusable coupling 2 for example, container systems with the same dye compositions can be connected in series or a residual emptying of the container system 1 can be carried out.
  • a service clutch 3 can be inserted between the clutch 2 and the pump 5.
  • the service clutch 3 allows z.
  • additional liquid media from the outside such as residues of the same dye composition.
  • the coupling 2 and the coupling 3 are identical.
  • the conveyor 5 (eg the pump) can be operated either continuously or at intervals, depending on the required mixing due to the properties of the medium.
  • the dosing is connected. About the dosing the medium to be dosed can be removed from the sampling line. For this purpose, the medium is pumped into the metering section via a delivery unit 13, for example a pump, in particular a pressure pump. By means of a (preferably downstream) valve 12, the dosing is enabled or disabled. Valve 12 is z. B. a solenoid valve. At the end of the dosing a removal device 11 is connected via a fitting 10.
  • the removal device 11 can be rinsed via a rinsing unit with suitable solvent or cleaning agent.
  • the rinsing unit is connected via a fitting 9 to the removal device 11.
  • the solvent or cleaning agent is preferably metered under pressure.
  • the solvent or cleaning agent is pumped via a conveyor unit 7, for example a pump, in particular a pressure pump, from a container 6 for solvent or cleaning agent into the flushing section.
  • Valve 8 may be, for example, a solenoid valve. If the removal device 11 is the metering valve described later, the entire valve space and the closure mechanism of the metering valve are flushed during the flushing process.
  • the container for solvent or cleaning agent 6 can be carried out in a suitable manner.
  • it is designed as a container system according to the invention (bag-in-box system).
  • bag-in-box system a container system according to the invention
  • FIG. 2 is an inventive self-closing valve (metering valve) in the closed state and in FIG. 3 shown in the open state.
  • the valve shown essentially consists of a cylinder 21, a lid 26, a metering nozzle 22, two opposing fittings 24, a valve pin 23, a pull rod 27 and a spring piston 28.
  • the lid closes the cylinder 21 at an open side, for example a screw cap.
  • the metering nozzle is fitted in the open side of the cylinder opposite the lid.
  • the two fittings 24 and 9 and 10 are arranged in the cylinder wall immediately above the metering nozzle 22.
  • the closure needle 23 can be guided vertically into the metering nozzle 22. By means of the pull rod 27, it can be moved via the spring piston 28 in the vertical direction.
  • the closure needle 23 is provided with a circumferential seal.
  • the spring piston 28 is sealed with respect to the cylinder inner wall with one or more seal (s) 25. At him, the closure needle 23 is attached via the tie rod 27 so that the closure needle 23 with the seal hermetically seals the opening of the metering nozzle 22 from the environment when the spring piston 28 is in a
  • the self-closing valve 11 is designed so that the liquid medium to be metered opens the valve needle 23 through the pressure building up, for example when the delivery unit or pump 13 is switched on, via an autohydraulic mechanism and releases the medium via the metering nozzle 22.
  • the fluid pressure pushes the spring piston 28 in the cylinder 21 upwards.
  • the attached via a pull rod 27 closure needle 23 with a seal 25 is thereby withdrawn, as in FIG. 3 illustrated. From this moment, the medium flows through the metering nozzle 22 to the outside.
  • the solenoid valve 12 closes in the metering section and the pump 13 can be switched off.
  • the opening time of the metering valve 11 determines the metered amount. It is dependent on the pressure generated by the pump 13, the inner diameter of the metering nozzle 22 and the viscosity of the medium to be metered.
  • the pump preferably operates in a pressure range of about 0.1 bar to about 25 bar, more preferably from more than 1 bar to about 25 bar.
  • a high-pressure pump can be used, which is used at a pressure of more than about 25 bar. It should be noted that the lines and fittings used in the metering section are suitable for the pressure range used.
  • FIG. 4 shows an interior view of an embodiment of the container according to the invention.
  • FIG. 5 is an inventive container system (bag-in-box system) with filled Bag and in FIG. 6 an inventive container system (bag-in-box system) shown with empty bag.
  • a liquid-tight bag 43 is housed in a container 41 of a suitable material.
  • the container 41 has a removal opening 33 and a supply opening 34 in the lower region.
  • a removal port 42 of the bag 43 is passed.
  • a flexible connection line 45 leads from the feed opening 44 to a feed connection 46 of the bag 43.
  • the feed connection 46 lies above the removal opening 33 and the removal connection 42 at least when the bag 43 is completely filled FIG. 4 Irrespective of the filling state of the bag 43, the feed connection 46 is located above the removal connection 42.
  • the connection line 45 is moved from the supply opening 44 under the bevelled or inclined bottom of the container 41 and subsequently behind the bag 43 led up to the feed port 46 in the upper region of the bag 43.
  • the container 31 and 41 has a substantially cuboid outer basic shape.
  • the removal opening 33 and the feed opening 34 and 44 are arranged on the same end face of the container 31 and 41, respectively.
  • the container bottom 32 is inclined from the longitudinal sides toward the center, so that it forms a channel in the longitudinal direction.
  • the bottom of the discharge opening 33 opposite end face is inclined to the end face with the removal opening 33.
  • a metal sheet is beveled in the rear part of the container, that is to the side facing away from the openings end face.
  • This metal sheet constitutes a holding device for the flexible connection 45 from the feed opening 34 or 44 of the container to the feed connection 46 of the bag 43. On the one hand, this fixes the connection 45 behind the bag 43.
  • the entire bag 43 is inclined to the discharge opening 33, so that a complete outflow of the liquid medium is supported.
  • the container system shown is a closed system, which is preferably filled as a bag-in-box system substantially free of air bubbles.
  • the advantage of the container system described is the almost dead volume-free utilization of the entire contents, since the bag 43 adapts to the container shape. But it is also possible to use rigid materials.
  • Another advantage of this container system is that the container 31, 41 itself can simultaneously serve as a transport packaging.
  • Another variant provides that the bag 43 is removed from a transport container and is inserted into the container 31, 41. In this case, only the bag 43 is connected to the circuit.
  • the bag 43 may be designed as a single or reusable system.
  • the bag 43 is arranged in the container 31, 41 in particular so that the distance between the two ports, i. of the withdrawal port 42 and the delivery port 46, of the fully filled bag 43 are at least 40%, preferably at least 50%, of the direct distance of the farthest points on the wall of the bag 43.
  • the distance between two points is determined as the length of the straight line connecting the two points.
  • the ports 42, 46 are specially arranged so that in each filling state of the bag 43, a mixing of the bag contents by a circulation of the medium, for. B. in the circulation of a metering device is achieved.
  • the bag connections are designed or chosen to facilitate connection to the circulatory system, preferably via quick couplings.
  • the flow through the container system ensures thorough mixing as soon as the circuit is activated via the conveyor.
  • the construction of the container bottom is essential. It is designed in such a way that settling particles or phases accumulate near the removal area (settling funnel principle). The settling particles are detected by activating the circuit first and fed back to the highest point of the bag.
  • further turbulence-promoting or generating elements which promote a stirring or mixing effect, such as agitators, or else elements which generate a movement of the medium when excited from outside. If media are used which do not tend to segregate, a circulation system can be dispensed with.
  • the container 31, 41 serves only as a receiving device. This can also be closed with a lid, and the supply lines can be installed inside.
  • FIG. 7 shows a possible embodiment of a dosing head
  • the removal devices shown are 24 Y-pieces, which are combined in a dosing.
  • angles of inclination of the sampling devices can be chosen so that all metering rays intersect at one point. This enables the point dosing of several components.
  • Optical aids preferably laser diodes aligned parallel to the metering jets, determine the metering point on the surface of the metering target.
  • a modular liquid metering system is produced with a closed pump / container system.
  • the arrangement of several of these systems form multi-channel systems, which allow the simultaneous dosing of any number of individual components or preparations, or even finished media thereof.
  • Such a plant consists essentially of the novel device with one or more circulation / -allonss, Dosierumble (s), process control unit (s), a static or modular body and housing.
  • the conveyors and units, pumps and valves are preferably combined in a receiving unit and preferably housed in a drawer system.
  • the combined accommodation allows quick access to individual components for service or repair purposes.
  • the pumps and / or the valve assembly can also be accommodated modularly as a panel in the drawer or in the dosing module.
  • a container module the receptacles for the containers or bags of the media and the quick coupling units are accommodated for the production of the circuit.
  • Both modules have their own piping systems, such as internal piping and / or hose systems, which are compatible and connectable.
  • Dosing module and container module also have their own power supply and internal wiring.
  • the dosing circuits with closed system can be used wherever conventional systems are already in operation.
  • the systems with a closed system can be used with all types of liquid, paste and / or pigment systems such as adhesives, food ingredients, oils, solvents, alkyd, synthetic resin, polymer, acrylic, latex, nanolack, as well as dispersion and Natural color compositions are operated.
  • the inventively preferred bag-in-box system opens up completely new applications, preferably in use as a color mixing machine.
  • the mixing plants are not bound to specified container sizes.
  • a reusable solution is possible, as long as re-filling is desired or preferred.
  • the design as a bag-in-box system contributes to waste reduction, since no separate transport packaging is necessary. The transport costs are reduced because the complete usable space is available in cube or cuboid form.
  • Solvent-containing media can also be processed with the closed system, as no hazardous or potentially explosive vapors can escape.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Behältersystem (1), das einen formstabilen Behälter (41) und einen in dem Behälter angeordneten flexiblen Beutel (43) umfasst. Dabei weist der Beutel zwei Anschlüsse (42,46) auf, die mit zumindest einer Öffnung (44) des Behälters korrespondieren. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Mediums, die einen Kreislauf mit einem darin integrierten erfindungsgemäßen Behältersystem und eine Dosierstrecke umfasst, ein Verfahren zum Mischen einer Farbformulierung und ein selbstschließendes Dosierventil.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Behältersystem, das einen formstabilen Behälter und einen in dem Behälter angeordneten flexiblen Beutel umfasst. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Mediums, die einen Kreislauf mit einem darin integrierten erfindungsgemäßen Behältersystem und eine Dosierstrecke umfasst, ein Verfahren zum Mischen einer Farbformulierung und ein selbstschließendes Ventil (Dosierventil).
  • Herkömmliche Dosiervorrichtungen für flüssige Medien weisen in der Regel wenigstens einen Vorratsbehälter auf, der zur Entnahme des Mediums über mechanische oder elektrische Pumpen angesteuert wird. Dabei handelt es sich in der Regel um offene Systeme, in denen die Vorratsbehälter von außen befüllt werden. Die Behälter verfügen dazu beispielsweise über abnehmbare Deckel. Besondere Anforderungen werden an Dosieranlagen für flüssige Medien gestellt, die Feststoffteilchen enthalten oder bei denen potentiell die Möglichkeit besteht, dass sich in ihnen Feststoffteilchen ausbilden. Dazu zählen z. B. Suspensionen, d. h. Dispersionen von unlöslichen Feststoffteilchen in Flüssigkeiten, aber auch teilerstarrte Schmelzen oder flüssige Medien mit Feststoffteilchen, die durch Auskristallisation eines in der Flüssigkeit ursprünglich gelösten Feststoffs resultieren. Die Dosieranlagen für solche Medien weisen z. B. Behälter auf, die ein mechanisches Rührwerk enthalten, um ein Absetzen des Feststoffs zu mindern oder günstigstenfalls zu vermeiden. Mit den an die Behälter angeschlossenen Pumpen werden die Medien in der gewünschten (d. h. zu dosierenden) Menge in einen Vorlagebehälter (Dosiervorlage) gefördert und gegebenenfalls gemeinsam mit anderen Medien zum gewünschten Produkt konfektioniert. Bei den meisten herkömmlichen Anlagen erfolgt die Herstellung einer bestimmten Produktmischung sequenziell aus Einzeldosen, das heißt jede der zur Erzeugung einer bestimmten Produktmischung benötigten Einzelkomponenten wird nacheinander aus dem jeweiligen Behälter zudosiert. Bei diesen Anlagen bilden der Vorratsbehälter und die Dosiervorrichtung baulich eine Einheit.
  • Die bisherigen Dosiervorrichtungen weisen vielfältige Nachteile auf. So erlauben viele konventionelle Dosiervorrichtungen meist keine simultane, also gleichzeitige Dosierung der Einzelkomponenten. Andere, simultandosierfähige Vorrichtungen sind offene Systeme, bei denen die Vorratsbehälter von außen befüllt werden müssen. Bei offenen Systemen besteht die Gefahr, dass die Medien in den Behältern eindicken, da Flüssigkeit verdunsten kann. Der nicht eindeutig zu quantifizierende Flüssigkeitsverlust wird bei der Dosierung nicht berücksichtigt. Dies führt aufgrund des mit der Zeit zunehmenden Feststoffgehaltes des Mediums dazu, dass die Produkte bei gleicher Dosierung unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Im schlimmsten Fall werden die Medien so eingedickt, dass eine Pumpenförderung nicht mehr möglich ist und/oder die Rührwerksmechanik blockiert oder zerstört wird. Dies kann dazu führen, dass die gesamte betroffene Dosiereinheit (Behälter mit Rühreinrichtung, Leitungen, Pumpe) ausgetauscht werden muss.
  • Der Einsatz von Vorratsbehältern, die direkt mit dem flüssigen Medium befüllt werden, weist weitere Nachteile auf. So kommt es häufig vor, dass bei der Befüllung das Dosiergut neben die Behälter geschüttet wird, die Komponenten in die falschen Behälter gefüllt werden oder die Behälter beim Befüllen überlaufen. Auch in solchen Fällen muss das Behälter-System aufwändig gereinigt oder sogar ersetzt werden.
  • Weitere Nachteile herkömmlicher Dosiervorrichtungen ergeben sich daraus, dass die Medien in den Dosierventilen häufig eintrocknen und/oder diese verstopfen. Die Dosierventile funktionieren dann nicht zuverlässig, müssen aufwändig gereinigt und zudem häufig ersetzt werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, möglichst viele der zuvor beschrieben Nachteile herkömmlicher Dosieranlagen zu vermeiden.
  • Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass sich ein Behältersystem, das einen formstabilen Behälter und einen in dem Behälter angeordneten flexiblen Beutel mit zwei Anschlüssen aufweist, besonders vorteilhaft für einen Einsatz in einer Dosiervorrichtung für flüssige Medien eignet. Die Aufgabe wird demgemäß durch eine Dosiervorrichtung gelöst, bei der ein solches Behältersystem zusammen mit einer Fördereinrichtung und entsprechenden Leitungen einen geschlossenen Kreislauf bildet, von dem eine Dosierstrecke abgeht. Das flüssige Medium kann somit in der Vorrichtung, einschließlich des Behältersystems, zirkulieren. In einer speziellen Ausgestaltung weist die Dosiervorrichtung zusätzlich ein neues selbstschließendes, selbstreinigendes Dosierventil auf. In einer weiteren speziellen Ausgestaltung ist das Behältersystem zudem so konstruiert, dass zum Absetzen neigende Medien durch die Zirkulation im Kreislauf ohne Einsatz eines Rührwerks noch besser homogenisiert werden können und/oder eine im Wesentlichen vollständige Entleerung des Beutels ermöglicht wird. Dazu dient eine neue vorteilhafte Ausgestaltung der Geometrie des Behälterbodens. So wird eine Dosiervorrichtung bereitgestellt, bei der die Anreicherung, Phasentrennung, Sedimentation, Kristallisation und Eintrocknung der zu dosierenden Medien nahezu ausgeschlossen ist.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Behältersystem, das einen formstabilen Behälter und einen in dem Behälter angeordneten flexiblen Beutel umfasst, der zwei Anschlüsse aufweist, die mit zumindest einer Öffnung, bevorzugt zwei Öffnungen, des Behälters korrespondieren.
  • Bei den Anschlüssen kann es sich um übliche, dem Fachmann bekannte und kommerziell erhältliche Anschlüsse handeln. Dazu zählen z. B. Hähne, wie beispielsweise Zapfhähne, Deckel, wie beispielsweise IBC-Verschlüsse, Schläuche oder sonstige Konnektierungen. Entnahme und Zuführanschluss sind bevorzugt als sog. ein- oder beidseitig sperrende Kupplungen ausgestaltet, um ein behältersystem- oder anlagenseitiges Austreten der Flüssigmedien beim Trennungs- oder Wechselvorgang zu vermeiden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems ist wenigstens einer der Anschlüsse des Beutels durch die korrespondierende Öffnung des Behälters geführt. In diesem Zusammenhang wird unter einer korrespondierenden Öffnung die Öffnung verstanden, die in ihrer Funktion dem entsprechenden Anschluss des Beutels entspricht, beispielsweise für die Zuführung in das oder die Entnahme aus dem Behältersystem.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems ist wenigstens einer der Anschlüsse des Beutels mit der korrespondierenden Öffnung des Behälters verbunden. Unter verbunden im Sinne der vorliegenden Erfindung wird verstanden, dass eine Verbindung besteht, die den Durchgang eines in dem (Behälter-)System befindlichen Mediums erlaubt. In der Regel handelt es sich hierbei um eine Leitung.
  • Vorzugsweise ist der Beutel ein kollabierbarer Beutel. Unter einem kollabierbaren Beutel wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Beutel verstanden, der auch ohne Be- oder Entlüftung zusammengedrückt, gepresst, zusammengelegt, gefaltet, zusammengeklappt oder auf andere Weise kompaktiert werden kann, ohne dass die Innenwände verkleben und/oder die Wandung beschädigt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Siegelung der Beutel an die umgebende, starre Behälterform, insbesondere an die Geometrie des Bodensegmentes so angepasst, dass Totvolumina, insbesondere ein Faltenwurf des Beutels, auf ein geringstes Maß reduziert ist.
  • Bevorzugt beträgt der Abstand der Anschlüsse des vollständig gefüllten Beutels mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 50 %, des direkten Abstands der am weitesten voneinander entfernten Punkte auf der Wandung des Beutels. Der Abstand zweier Punkte wird hierbei als Länge der gradlinigen Verbindungslinie der beiden Punkte bestimmt. Die Anschlüsse sind speziell so angeordnet, dass in jedem Füllzustand des Beutels eine Durchmischung des Beutelinhalts durch ein Umwälzen des Mediums, z. B. im Kreislauf einer Dosiervorrichtung, erreicht wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems weist der Behälter im unteren Bereich eine Entnahmeöffnung auf, die mit dem ersten Anschluss des Beutels gekoppelt ist. Der zweite Anschluss des Beutels ist über eine Verbindungsleitung mit einer Zuführöffnung des Beutels verbunden, wobei der zweite Anschluss des in dem Behälter befindlichen Beutels zumindest bei vollständiger Befüllung des Beutels oberhalb der Entnahmeöffnung des Behälters liegt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems weist der Behälter eine im unteren Bereich des Behälters angeordnete Entnahmeöffnung, gegebenenfalls eine Verbindung von der Entnahmeöffnung zu einem ersten Anschluss im Beutel (im Folgenden auch als Entnahmeanschluss bezeichnet), eine Zuführöffnung sowie gegebenenfalls eine Verbindung von der Zuführöffnung zu einem zweiten Anschluss im Beutel (im Folgenden auch als Zuführanschluss bezeichnet) auf.
  • Alternativ zu einer Verbindung von der Entnahmeöffnung zu dem Entnahmeanschluss kann der Entnahmeanschluss auch durch die Entnahmeöffnung geführt sein. Ebenfalls alternativ zu einer Verbindung von der Zuführöffnung zu dem Zuführanschluss kann der Zuführanschluss durch die Zuführöffnung geführt sein.
  • Vorzugsweise liegt der Zuführanschluss des in dem Behälter befindlichen Beutels zumindest bei vollständiger Befüllung oberhalb der Entnahmeöffnung des Behälters.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems weist der Behälter eine im unteren Bereich des Behälters angeordnete Entnahmeöffnung, eine Zuführöffnung und eine Verbindung von der Zuführöffnung zu einem oberen Anschluss im Beutel (Zuführanschluss), der zumindest bei vollständiger Befüllung oberhalb der Entnahmeöffnung liegt, auf. Hierbei wird der erste Anschluss im Beutel (Entnahmeanschluss) durch die Entnahmeöffnung des Behälters geführt. Auf diese Weise kann der Beutel gegebenenfalls im unteren Bereich des Behälters fixiert werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems weist der Behälter eine im Wesentlichen quaderförmige äußere Grundform auf und die Entnahmeöffnung ist an einer Stirnseite des Behälters angeordnet. Dabei ist der Boden des Behälters von den Längsseiten zur Mitte hin geneigt, so dass er eine Rinne in Richtung der Entnahmeöffnung, z. B. in Längsrichtung bildet und von der der Entnahmeöffnung gegenüber liegenden Stirnseite zu der Stirnseite mit der Entnahmeöffnung geneigt ist.
  • In dieser Ausgestaltung ist der Behälterboden so konstruiert, das sich entsprechend dem Absetztrichterprinzip Partikel bevorzugt im Entnahmebereich des Beutels absetzen. Sie werden dementsprechend vorrangig aus dem Beutel ausgetragen und können sich nicht dauerhaft im Beutel einlagern. Zudem werden bei dieser Ausführung etwaig abgesetzte Feststoffe durch eine Zirkulation des flüssigen Mediums, z. B. im Kreislauf einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung (wie im Folgenden beschrieben), redispergiert.
  • Besonders sind die Entnahmeöffnung und die Zuführöffnung an derselben Stirnseite des Behälters angeordnet. Diese Ausgestaltung erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn mehrere Behälter gestapelt werden, insbesondere bei einer modularen Bauweise.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Behältersystem eine Verbindungsleitung von der Zuführöffnung des Behälters zum Zuführanschluss im Beutel auf, die ganz oder teilweise flexibel ausgeführt. Der flexible Teil der Verbindungsleitung ist vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoff, wie beispielsweise aus Weich-PVC oder Silikon, gefertigt. Der flexible Teil der Verbindungsleitung kann auch durch einen Gewebeschlauch gebildet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Behältersystems wird die Verbindungsleitung von der Zuführöffnung unter dem geneigten Boden des Behälters und anschließend hinter dem Beutel zum Zuführanschluss im oberen Bereich des Beutels geführt. In dieser Ausgestaltung kann bei einem Austausch des Beutels auf ein Auswechseln der Verbindungsleitung verzichtet werden, so dass lediglich die Anschlüsse des alten Beutels gelöst, der Beutel getauscht und die Anschlüsse des neuen Beutels wieder konnektiert werden müssen.
  • Gemäß einer speziellen Ausgestaltung wird die flexible Verbindungsleitung von einer geeigneten Haltevorrichtung im hinteren Teil des Behälters und damit hinter dem Beutel fixiert.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die Verbindungsleitung im Inneren des Behälters bis in den oberen Teil des Behälters starr und von dort bis zum Zuführanschluss des Beutels flexibel ausgestaltet.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Mediums, umfassend einen Kreislauf für das flüssige Medium mit einem in den Kreislauf integrierten, erfindungsgemäßen Behältersystem und einer von dem Kreislauf abgehenden Dosierstrecke.
  • Unter einem flüssigen Medium wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur eine einphasige Flüssigkeit verstanden, sondern auch Emulsionen (zwei- und mehrphasige Flüssigkeiten) und flüssige Medien, die Feststoffteilchen enthalten oder bei denen potentiell die Möglichkeit besteht, dass sich in ihnen Feststoffteilchen ausbilden. Dazu zählen z. B. Suspensionen, d. h. Dispersionen von unlöslichen Feststoffteilchen in Flüssigkeiten, aber auch teilerstarrte Schmelzen oder flüssige Medien mit Feststoffteilchen, die aus dem Auskristallisieren eines in der Flüssigkeit ursprünglich gelösten Feststoffs resultieren. Die Viskosität der flüssigen Medien kann in einem weiten Bereich variieren, der von leichtflüssig bis zähflüssig (pastös) reicht.
  • Bei dem Behältersystem handelt es sich um eine geschlossene Einheit, die bereits befüllt in den Kreislauf eingesetzt werden kann. Das Behältersystem kommt vorteilhafterweise ohne zusätzliche mechanische Rührvorrichtung aus, da die Durchmischung über den Kreislauf erfolgt. Das Behältersystem ist in ein im Wesentlichen geschlossenes System integriert. Das flüssige Medium kann in Intervallen oder ständig umgewälzt werden, so dass eine Entmischung des flüssigen Mediums oder ein Absetzen von Feststoffen vermieden oder zumindest stark vermindert werden kann. Das Behältersystem kann als Ein- oder Mehrweg-Wechselsystem konstruiert sein. Es kann modular an den Kreislauf angeschlossen werden. So ist die Befüllung der Vorrichtung mit dem zu dosierenden flüssigen Medium vergleichbar einfach und sauber möglich.
  • Alternativ zu dem beschriebenen Behältersystem können handelsübliche oder gesondert konstruierte Behälter verwendet werden, die befähigt sind, ein in einem flexiblen Beutel mit zwei Anschlüssen befindliches flüssiges Medium aufzunehmen. Durch die Beutelaufnahme wird der Beutel insbesondere so gehalten, dass bestimmte vertikale Positionen der beiden Anschlüsse des Beutels zueinander in Abhängigkeit von dem Befüllungsgrad des Beutels vorgegeben werden können. Bei dem Behälter muss es sich daher nicht um einen geschlossenen Behälter handeln. Bevorzugt wird jedoch ein geschlossener oder verschließbarer Behälter verwendet, so dass zusammen mit dem Beutel ein sogenanntes Bag-in-Box-Behältersystem bereitgestellt wird. Innerhalb einer vorteilhaften Ausführung können Entnahme und Zuführkupplungen am Behälter an vorgegebenen Punkten fixiert sein um ein schnelles einhändiges Herstellen oder Lösen einer Verbindung zu ermöglichen.
  • Als Material für das Behältersystem können z. B. Kunststoff, Metall, Keramik, Glas, Papier oder Verbundmaterialien oder Kombinationen davon eingesetzt werden. Insbesondere bei starren Materialien kann vorzugsweise ein Druckausgleichssystem installiert werden.
  • Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Behältersystems (Bag-in-Box-System) wird der Beutel nahezu restentleert. Unter nahezu restentleert wird dabei verstanden, dass der entleerte Beutel höchstens noch 5 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der maximalen Füllmenge, enthält. Dabei falten oder legen sich die innen liegenden Rohr- oder Schlauchteile, sofern vorhanden, zusammen mit dem umgebenden Beutel auf ein geringst mögliches Maß zusammen. Nach der Entleerung des Beutelinhaltes, optional über eine außerhalb des Behältersystems befindliche Kupplung, kann das Behältersystem aus dem Kreislauf entfernt werden. Behälter und Beutel können entweder getrennt oder gemeinsam entsorgt oder einer Wiederverwendung zugeführt werden.
  • Die Leitung(en) des Kreislaufs und der Dosierstrecke werden aus einem für das entsprechende Medium geeigneten, d. h. inerten Material gefertigt. Sie sind vorzugsweise flexibel und leicht auszutauschen. Geeignete Materialien sind z. B. kommerziell erhältliche Kunststoffschläuche, z. B. aus Polyethylen (PE), Polypropylen(PP) oder Polyurethan (PU).
  • Insbesondere umfasst die Dosierstrecke wenigstens ein Ventil.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Dosierstrecke wenigstens eine Fördereinrichtung. So kann die Dosierstrecke alternativ auch als Hochdruckentnahmestrecke ausgeführt werden.
  • Die Menge des flüssigen Mediums, das dosiert wird, kann z. B. über die Zeit, die ein Ventil geöffnet und/oder eine Fördereinrichtung eingeschaltet ist, gesteuert werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Dosierstrecke eine Entnahmevorrichtung.
  • Bei einer solchen Entnahmevorrichtung kann es sich um einen Hahn, ein Ventil, einen Dispenser, ein Reduzierstück, ein Übergangsstück, wie beispielsweise eine Tülle, eine Olive etc., einen Adapter, eine Kupplung, ein Mehrweg-Fitting, wie beispielsweise ein Y- oder ein T-Stück, einen Verteiler, sonstige Fittings, wie beispielsweise ein Winkelstück, oder um eine beliebige andere, für den Anwendungsfall geeignete Entnahmevorrichtung handeln. Im Speziellen wird ein Mehrweg-Fitting, insbesondere ein Y- oder ein T-Stück, oder ein im Folgenden beschriebenes Dosierventil als Entnahmevorrichtung verwendet, um alternativ oder zusätzlich zu dem zu dosierenden flüssigen Medium ein zweites flüssiges Medium dosieren zu können.
  • In einer geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält die Entnahmevorrichtung ein selbstschließendes Ventil (Dosierventil). Das selbstschließende Ventil ist so konstruiert, dass das zu dosierende flüssige Medium durch den sich, beispielsweise bei eingeschalteter Fördereinheit bzw. Pumpe, aufbauenden Druck über einen autohydraulischen Mechanismus die Verschlussmittel, z. B. die Verschlussnadel, öffnet und das Medium z. B. über eine Dosierdüse freigibt. Insbesondere umfasst dieses selbstschließende Ventil einen Zylinder, einen Deckel, der den Zylinder an einer offenen Seite verschließt, eine Dosierdüse, die in der dem Deckel gegenüber liegenden offenen Seite des Zylinders eingepasst ist, ein in der Zylinderwand unmittelbar oberhalb der Dosierdüse angeordnetes Fitting, eine Verschlussnadel mit einer umlaufenden Dichtung, die senkrecht in die Dosierdüse geführt werden kann, eine Zugstange, mittels derer die Verschlussnadel in vertikaler Richtung bewegt werden kann, und einen gegenüber der Zylinderinnenwand abgedichteten Federkolben, an dem die Verschlussnadel über die Zugstange so befestigt ist, dass die Verschlussnadel mit der Dichtung die Düsenöffnung gegenüber der Umgebung luftdicht verschließt, wenn sich der Kolben in einer unteren Endstellung befindet.
  • Das Ventil wird durch das zu dosierende flüssige Medium geöffnet, wenn der Druck des anstehenden, zu dosierenden Mediums hoch genug ist, um die Federkraft des Federkolbens zu überwinden. Damit dient das zu dosierende flüssige Medium gleichzeitig als eine Art von Hydraulikflüssigkeit.
  • Die Verschlussnadel wird vorzugsweise so ausgeführt, dass sie an ihrem unteren Ende einen Dorn aufweist, der bei geschlossenem Ventil durch die Dosierdüse vollständig hindurch geht. So wird ein Verkleben der Dosierdüse verhindert und bei einem Öffnen des Ventils steht dem zu dosierenden flüssigen Medium immer der vollständige Durchgang durch die Dosierdüse zur Verfügung.
  • Über das Fitting gelangt das zu dosierende flüssige Medium in das Ventil. Durch die Anordnung des Fittings unmittelbar oberhalb der Dosierdüse wird das Bilden eines Totraumes vermieden.
  • In einer besonders geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst das oben beschriebene, selbstschließende Ventil zusätzlich ein zweites, dem oben beschriebenen Fitting gegenüber liegendes, unmittelbar oberhalb der Dosierdüse angeordnetes Fitting. Damit kann alternativ oder zusätzlich zu dem dosierenden flüssigen Medium ein zweites flüssiges Medium dosiert werden.
  • Beide flüssigen Medien können als Hydraulikflüssigkeit dienen. Jeweils das Medium, das gerade dosiert wird, übernimmt die Funktion der Hydraulikflüssigkeit. Wird das Ventil über eines der Fittings mit dem entsprechenden flüssigen Medium beaufschlagt, so dichtet die in dem gegenüberliegenden Fitting stehende Flüssigkeit dieses Fitting und die dahinter anschließende Leitung ab, da die flüssigen Medien im Wesentlichen nicht zu komprimieren sind.
  • Die Materialien für Ventilkörper und Kolbendichtungen werden entsprechend den Anforderungen, die Medien und Druck stellen, ausgewählt. Vorzugsweise ist der Ventilkörper aus Edelstahl gefertigt, ebenso wie der Ventilkern und die Nadel. Es können aber auch hochfeste Kunststoffe, Verbundmaterialien und/oder Glas verwendet werden. Die Dichtungsmaterialien bestehen aus beständigen oder mit beständigen Materialien beschichteten Werkstoffen.
  • Das erfindungsgemäße Dosierventil bietet gegenüber herkömmlichen Dosierventilen den Vorteil, dass das Dosiermedium gleichzeitig die Funktion der Hydraulikflüssigkeit und des Dichtmittels übernimmt. Darüber hinaus kann man es über einen zweiten Zugang, insbesondere ein zweites Fitting, spülen. Ein weiterer Vorzug ist, dass das Dosiermedium gegen Luftkontakt direkt an der Düsenöffnung abgedichtet ist. Ein Eintrocknen der Düse wird damit sehr wirksam vermieden. Selbst wenn Partikel die Düsenöffnung verstopfen sollten, stößt die Verschlussnadel durch die Kraft des Federkolbens beim Verschließen durch die Düsenöffnung. Dadurch wird die Düsenöffnung stets auf mechanischem Wege frei gehalten. Durch wiederholte Spülvorgänge mit geeigneten Lösungs- oder Reinigungsmitteln kann ein Verstopfen des Ventils auch bei langen Standzeiten nahezu ausgeschlossen werden. Besonders beim Dosieren von Farbstoffzusammensetzungen, Klebstoffen und anderen kritischen flüssigen Formulierungen steht so ein zuverlässiges und wartungsfreies Ventil zur Verfügung.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein selbstschließendes Ventil, wie oben definiert. Insbesondere wird das erfindungsgemäße selbstschließende Ventil zum Öffnen und Schließen elektronisch, mechanisch oder pneumatisch angesteuert.
  • Das Ventil kann zusätzlich oder optional mit einem Antriebsmittel, beispielsweise einem Motor oder Hilfsmotor, einem pneumatischen Antrieb oder einem Magnet ausgestattet werden, um das Ventil ansteuern zu können. Über die Steuerung des entsprechenden Antriebmittels kann die Zugstange angehoben oder gesenkt werden.
  • Es ist auch möglich, mehrere Medien über eine einzelne Entnahmevorrichtung zu dosieren oder Lösungsmittel und Dosiermedium gleichzeitig zu dosieren (Beimischung). Dazu muss die Entnahmevorrichtung über einen zweiten Zugang verfügen. Dabei bestimmen die Druckverhältnisse das Mischungsverhältnis der Komponenten. Speziell die Verwendung bei Zwei-Komponenten-Systemen ist möglich.
  • Die erfindungsgemäße Hochdruckdosierung erlaubt die optionale Installation einer weiteren Neuentwicklung, der sogenannten Split-Dosierung. Das hier beschriebene Dosierverfahren ist eine abgewandelte Form der aus der Gaschromatographie bekannten Splitinjektion, die hier nun für Flüssigkeiten zur Quotient-Dosierung angewandt wird. Bei der Split-Dosierung werden einem sekundären Dosierkanal über einen weiteren Zugang, vorzugsweise über ein T-, Y-, X-Stück oder ein (Automatik-)Ventil definierte, einstellbare Mengen an Lösungsmittel beigemischt. Liefert beispielsweise der sekundäre Dosierkanal eine Menge von 1000 µl bei einem bestimmten Dosierimpuls und ist das Splitverhältnis auf 1:100 eingestellt, so werden bei einer Dosiermenge von 1000 µl nun 990 µl Lösungsmittel und 10 µl aus der sekundären Dosierstrecke dosiert. Die überschüssige Menge wird über das Splitventil abgeleitet.
  • Der Einsatz einer solchen Split-Dosiereinheit ermöglicht es, geringste Mengen an zu dosierender Flüssigkeit mit einer bisher nicht möglichen Genauigkeit und Präzision zu dosieren, da nur ein Quotient der zu dosierenden Flüssigkeits-/Lösungsmittelmischung vorgegeben und über das Dosierventil dosiert wird. Die gewünschte Einstellung des Splitverhältnisses kann mittels der Ventileinstellung und der Veränderung des Pumpendrucks gesteuert und kalibriert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Spüleinheit. Diese Spüleinheit umfasst ein Ventil und/oder eine Fördereinheit für ein Lösungs- bzw. Reinigungsmittel sowie einen Behälter für ein Lösungs- bzw. Reinigungsmittel. Das Lösungs- bzw. Reinigungsmittel gelangt aus dem Behälter durch die Fördereinheit und/oder das Ventil über einen zweiten Zugang in die Entnahmevorrichtung.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anlage, die zwei oder mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen und optional eine oben beschriebene Spüleinheit umfasst.
  • Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage werden die einzelnen Fördereinrichtungen, Fördereinheiten und/oder Ventile der Vorrichtungen sowie die Fördereinheit und/oder das Ventil der Spüleinheit von einer zentralen Steuereinheit gesteuert.
  • Innerhalb einer Anlage können mehrere Vorrichtungen und/oder eine Spüleinheit parallel oder alternierend betrieben werden. Eine entsprechende Steuerelektronik und Betriebssoftware erlaubt die Ansteuerung von Fördereinrichtungen, Fördereinheiten und/oder Ventilen, so dass auch eine simultane Dosierung verschiedener flüssiger Medien möglich ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer erfindungsgemäßen Anlage zum Abfüllen und/oder Dosieren von flüssigen Medien, bevorzugt von Farbstoffzusammensetzungen, besonders bevorzugt von pigmenthaltigen Farbstoffzusammensetzungen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Mischen einer Farbformulierung, bei dem ein Farbmuster gewählt wird und entsprechend dem gewählten Farbmuster Farbstoffzusammensetzungen über eine erfindungsgemäße Dosieranlage bzw. mehrere erfindungsgemäße Dosiervorrichtungen einer Grundformulierung in einem geeigneten Behälter zudosiert werden. Anschließend wird diese Farbformulierung in dem Behälter zu einem fertigen Produkt konfektioniert.
  • Unter Konfektionieren im Sinne der vorliegenden Erfindung wird das Fertigstellen eines Produktes verstanden. Damit umfasst sind alle Arbeiten, die nach dem Abfüllen der Komponenten zur Herstellung des verkaufsfertigen Produktes notwendig sind, wie beispielsweise das Veredeln, Mischen, Verpacken und/oder die Bildung von verkaufsfähigen Einheiten.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
    • Figur 1
    zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Mediums mit einer Spüleinheit.
    Figur 2
    zeigt ein erfindungsgemäßes selbstschließendes Ventil im geschlossenen Zustand.
    Figur 3
    zeigt ein erfindungsgemäßes selbstschließendes Ventil im geöffneten Zustand.
    Figur 4
    zeigt einen erfindungsgemäßen Behälter von innen.
    Figur 5
    zeigt ein erfindungsgemäßes Behältersystem (Bag-in-Box-System) mit gefülltem Beutel.
    Figur 6
    zeigt ein erfindungsgemäßes Behältersystem (Bag-in-Box-System) mit entleertem Beutel.
    Figur 7
    zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Dosierkopfes.
  • In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Mediums mit einer Spüleinheit dargestellt. Die hier dargestellte Vorrichtung eignet sich speziell zum Dosieren von Farbstoffzusammensetzungen. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus zwei Baugruppen: einem Kreislauf mit einem darin integrierten Behältersystem und einer von dem Kreislauf abgehenden Dosierstrecke.
  • In dem dargestellten Kreislaufsystem wird das zu dosierende flüssige Medium über eine Fördereinrichtung 5, vorzugsweise eine Pumpe, gefördert. Die Fördereinrichtung 5 führt das Medium aus einem Behältersystem 1 über eine Entnahmeleitung 4, vorbei an einem Entnahmestück 14 und über eine Rückführleitung 15 zurück in das Behältersystem 1. Vor der Rückführung 17 in das Behältersystem 1 befindet sich optional ein Rückschlagventil 16. Der beschriebene Kreislauf ermöglicht die stete Bewegung des Mediums und verhindert die Entmischung und/oder das Absetzen der Komponenten innerhalb des Kreislaufsystems und insbesondere im Behältersystem 1.
  • Das Behältersystem ist mittels einer Kupplung 2 an die Entnahmeleitung 4 angeschlossen. Bei der Kupplung 2 handelt es sich vorzugsweise um eine Mehrweg-Kupplung. Über eine Mehrweg-Kupplung 2 können beispielsweise Behältersysteme mit gleichen Farbstoffzusammensetzungen in Reihe geschaltet oder eine Restentleerung des Behältersystems 1 vorgenommen werden.
  • Zwischen der Kupplung 2 und der Pumpe 5 kann optional eine Service-Kupplung 3 eingesetzt sein. Die Service-Kupplung 3 erlaubt z. B. die Einspeisung zusätzlicher flüssiger Medien von außen, wie beispielsweise Reste der gleichen Farbstoffzusammensetzung. Über die Service-Kupplung 3 kann auch eine Restentleerung des Kreislaufsystems vorgenommen werden. Vorzugsweise sind die Kupplung 2 und die Kupplung 3 baugleich.
  • Die Fördereinrichtung 5 (z. B. die Pumpe) kann in Abhängigkeit von der erforderlichen Durchmischung aufgrund der Eigenschaften des Mediums, wahlweise kontinuierlich oder in Intervallen betrieben werden.
  • Am Entnahmestück 14 ist die Dosierstrecke angeschlossen. Über die Dosierstrecke kann das zu dosierende Medium aus der Entnahmeleitung entnommen werden. Dazu wird das Medium über eine Fördereinheit 13, beispielsweise eine Pumpe, insbesondere eine Druckpumpe, in die Dosierstrecke gepumpt. Mittels eines (vorzugsweise nachgeschalteten) Ventils 12 wird die Dosierstrecke freigegeben oder gesperrt. Ventil 12 ist z. B. ein Magnetventil. Am Ende der Dosierstrecke ist eine Entnahmevorrichtung 11 über ein Fitting 10 angeschlossen.
  • Nach Abschluss eines oder mehrerer Dosiervorgänge kann die Entnahmevorrichtung 11 über eine Spüleinheit mit geeignetem Lösungs- bzw. Reinigungsmittel gespült werden. Die Spüleinheit ist über ein Fitting 9 an die Entnahmevorrichtung 11 angeschlossen. Wie bei dem Dosiervorgang wird auch das Lösungs- bzw. Reinigungsmittel bevorzugt unter Druck dosiert. Dazu wird das Lösungs- bzw. Reinigungsmittel über eine Fördereinheit 7, beispielsweise eine Pumpe, insbesondere eine Druckpumpe, aus einem Behälter 6 für Lösungs- bzw. Reinigungsmittel in die Spülstrecke gepumpt. Mittels eines, vorzugsweise nachgeschalteten, Ventils 8 wird die Spülstrecke freigegeben oder gesperrt. Ventil 8 kann beispielsweise ein Magnetventil sein. Handelt es sich bei der Entnahmevorrichtung 11 um das später beschriebene Dosierventil, werden bei dem Spülvorgang der komplette Ventilraum und der Verschlussmechanismus des Dosierventils gespült.
  • Der Behälter für Lösungs- bzw. Reinigungsmittel 6 kann in geeigneter Weise ausgeführt werden. In einer speziellen Ausführung wird er als erfindungsgemäßes Behältersystem (Bag-in-Box-System) ausgeführt. So ist es möglich, die Vorrichtung in modularer Bauweise auszugestalten.
  • In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßes selbstschließendes Ventil (Dosierventil) im geschlossenen Zustand und in Figur 3 im geöffneten Zustand dargestellt.
  • Das dargestellte Ventil besteht im Wesentlichen aus einem Zylinder 21, einem Deckel 26, einer Dosierdüse 22, zwei sich gegenüberliegenden Fittings 24, einer Verschlussnadel 23, einer Zugstange 27 und einem Federkolben 28. Der Deckel verschließt den Zylinder 21 an einer offenen Seite, beispielsweise mit einem Schraubverschluss. Die Dosierdüse ist in die dem Deckel gegenüber liegende offene Seite des Zylinders eingepasst. Die beiden Fittings 24 bzw. 9 und 10 sind in der Zylinderwand unmittelbar oberhalb der Dosierdüse 22 angeordnet. Die Verschlussnadel 23 kann senkrecht in die Dosierdüse 22 geführt werden. Mittels der Zugstange 27 kann sie über den Federkolben 28 in vertikaler Richtung bewegt werden. Die Verschlussnadel 23 ist mit einer umlaufenden Dichtung versehen. Der Federkolben 28 ist gegenüber der Zylinderinnenwand mit einer oder mehreren Dichtung(en) 25 abgedichtet. An ihm ist die Verschlussnadel 23 über die Zugstange 27 so befestigt, dass die Verschlussnadel 23 mit der Dichtung die Öffnung der Dosierdüse 22 gegenüber der Umgebung luftdicht verschließt, wenn sich der Federkolben 28 in einer unteren Endstellung befindet.
  • Das selbstschließende Ventil 11 ist so konstruiert, dass das zu dosierende flüssige Medium durch den sich, beispielsweise bei eingeschalteter Fördereinheit bzw. Pumpe 13, aufbauenden Druck über einen autohydraulischen Mechanismus die Verschlussnadel 23 öffnet und das Medium über die Dosierdüse 22 freigibt. Dabei schiebt der Flüssigkeitsdruck den Federkolben 28 im Zylinder 21 nach oben. Die über eine Zugstange 27 befestigte Verschlussnadel 23 mit einer Dichtung 25 wird dabei zurückgezogen, wie in Figur 3 veranschaulicht. Ab diesem Moment strömt das Medium über die Dosierdüse 22 nach außen. Ist die gewünschte Dosiermenge erreicht, schließt das Magnetventil 12 in der Dosierstrecke und die Pumpe 13 kann abgeschaltet werden. Mit dem Schließen des Magnetventils 12 fällt der Druck im Zylinder 21 des Dosierventils augenblicklich ab, der Federkolben drückt die Verschlussnadel 23 durch und die Dichtung 25 in die Düsenöffnung, wodurch das Ventil dicht verschlossen wird, wie in Figur 2 veranschaulicht. Das Dosierventil wird über Fittings 24 mit dem entsprechenden Medium beaufschlagt und über dessen Druck gesteuert. Das Dosiermedium übernimmt dabei die Aufgabe der Hydraulikflüssigkeit.
  • Bei der Dosierung bestimmt die Öffnungszeit des Dosierventils 11 die dosierte Menge. Sie ist abhängig von dem von der Pumpe 13 erzeugten Druck, vom Innendurchmesser der Dosierdüse 22 und der Viskosität des zu dosierenden Mediums. Die Pumpe arbeitet vorzugsweise in einem Druckbereich von etwa 0,1 bar bis etwa 25 bar, besonders bevorzugt von mehr als 1 bar bis etwa 25 bar. Bei hochviskosen Medien kann eine Hochdruckpumpe eingesetzt werden, die bei einem Druck von mehr als etwa 25 bar eingesetzt wird. Dabei ist zu beachten, dass die innerhalb der Dosierstrecke verwendeten Leitungen und Fittings für den eingesetzten Druckbereich geeignet sind.
  • Figur 4 zeigt eine Innenansicht einer Ausführung des erfindungsgemäßen Behälters. In Figur 5 ist ein erfindungsgemäßes Behältersystem (Bag-in-Box-System) mit gefülltem Beutel und in Figur 6 ein erfindungsgemäßes Behältersystem (Bag-in-Box-System) mit entleertem Beutel dargestellt.
  • Bei dem in Figuren 5 und 6 dargestellten Bag-in-Box-System ist ein flüssigkeitsdichter Beutel 43 aus einem geeignetem Material in einem Behälter 41 untergebracht ist. Der Behälter 41 hat eine Entnahmeöffnung 33 und eine Zuführöffnung 34 im unteren Bereich. Durch die Entnahmeöffnung 33 im Behälter 41 wird ein Entnahmeanschluss 42 des Beutels 43 hindurchgeführt. Eine flexible Verbindungsleitung 45 führt von der Zuführöffnung 44 zu einem Zuführanschluss 46 des Beutels 43. Der Zuführanschluss 46 liegt zumindest bei vollständiger Befüllung des Beutels 43 oberhalb der Entnahmeöffnung 33 und des Entnahmeanschlusses 42. In der in Figur 4 dargestellten Ausgestaltung befindet sich der Zuführanschluss 46 unabhängig vom Befüllungszustand des Beutels 43 oberhalb des Entnahmeanschlusses 42. Wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, wird die Verbindungsleitung 45 von der Zuführöffnung 44 unter dem eingeschrägten bzw. geneigtem Boden des Behälters 41 und anschließend hinter dem Beutel 43 zum Zuführanschluss 46 im oberen Bereich des Beutels 43 hoch geführt.
  • Wie im Zusammenhang mit der Ausführung nach Figur 4 zu erkennen ist, hat der Behälter 31 bzw. 41 eine im Wesentlichen quaderförmige äußere Grundform. Die Entnahmeöffnung 33 und die Zuführöffnung 34 bzw. 44 sind an derselben Stirnseite des Behälters 31 bzw. 41 angeordnet. Der Behälterboden 32 ist von den Längsseiten zur Mitte hin geneigt, so dass er eine Rinne in Längsrichtung bildet. Außerdem ist der Boden von der der Entnahmeöffnung 33 gegenüber liegenden Stirnseite zu der Stirnseite mit der Entnahmeöffnung 33 geneigt. Im hinteren Teil des Behälters, also zu der den Öffnungen abgewandten Stirnseite hin, ist ein Blech eingeschrägt. Dieses Blech stellt eine Haltevorrichtung für die flexible Verbindung 45 von der Zuführöffnung 34 bzw. 44 des Behälters zum Zuführanschluss 46 des Beutels 43 dar. Einerseits wird damit die Verbindung 45 hinter dem Beutel 43 fixiert. Andererseits wird so der gesamte Beutel 43 zur Entnahmeöffnung 33 hin geneigt, so dass ein vollständiges Abfließen des flüssigen Mediums unterstützt wird.
  • Das dargestellte Behältersystem ist ein geschlossenes System, das als Bag-in-Box-System vorzugsweise im Wesentlichen frei von Luftblasen befüllt ist.
  • Der Vorzug des beschriebenen Behältersystems ist die nahezu totvolumenfreie Ausnutzung des gesamten Inhalts, da sich der Beutel 43 der Behälterform anpasst. Es ist aber auch möglich, starre Materialien zu verwenden. Ein weiterer Vorteil dieses Behältersystems ist, dass der Behälter 31, 41 selbst gleichzeitig als Transportverpackung dienen kann. Eine andere Variante sieht vor, dass der Beutel 43 aus einem Transportbehälter entnommen wird und in den Behälter 31, 41 eingesetzt wird. Dabei wird nur der Beutel 43 an den Kreislauf angeschlossen. Der Beutel 43 kann als Ein- oder Mehrwegsystem ausgelegt sein.
  • Der Beutel 43 ist in dem Behälter 31, 41 insbesondere so angeordnet, dass der Abstand der beiden Anschlüsse, d.h. des Entnahmeanschlusses 42 und des Zuführanschlusses 46, des vollständig gefüllten Beutels 43 mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 50 %, des direkten Abstands der am weitesten voneinander entfernten Punkte auf der Wandung des Beutels 43 betragen. Der Abstand zweier Punkte wird hierbei als Länge der gradlinigen Verbindungslinie der beiden Punkte bestimmt. Die Anschlüsse 42, 46 sind speziell so angeordnet, dass in jedem Füllzustand des Beutels 43 eine Durchmischung des Beutelinhalts durch ein Umwälzen des Mediums, z. B. im Kreislauf einer Dosiervorrichtung, erreicht wird.
  • Die Beutelanschlüsse sind so konstruiert oder gewählt, dass sie das Anschließen an das Kreislaufsystem, vorzugsweise über Schnellkupplungen, vereinfachen. Die Durchströmung des Behältersystems sorgt für eine Durchmischung, sobald der Kreislauf über die Fördereinrichtung aktiviert ist. Bei zum Absetzen neigenden Medien ist die Konstruktion des Behälterbodens wesentlich. Dieser ist so konstruiert, dass sich absetzende Partikel oder Phasen nahe dem Entnahmebereich sammeln (Absetztrichterprinzip). Die sich absetzenden Partikel werden durch ein Aktivieren des Kreislaufes als erstes erfasst und am höchsten Punkt des Beutels wieder eingespeist. Es können auch weitere, Verwirbelung fördernde oder erzeugende Elemente eingebaut werden, die einen Rühr- oder Durchmischungseffekt unterstützen, wie etwa Rührwerke, oder auch Elemente, die auf Anregung von außen eine Bewegung des Mediums erzeugen. Werden Medien eingesetzt, die nicht zu einer Entmischung neigen, kann auf ein Kreislaufsystem verzichtet werden. In diesem Fall muss lediglich eine Entnahmestrecke aus dem Behältersystem zur Dosierung vorhanden sein. Werden Beutel 43 nach dem Bag-in-Box-System eingesetzt, dient der Behälter 31, 41 lediglich als Aufnahmevorrichtung. Diese kann zusätzlich mit einem Deckel verschlossen werden, und die Zuführleitungen können im Inneren verbaut werden.
  • Werden mehrere Vorrichtungen innerhalb einer Anlage zusammengefasst, so können die einzelnen Entnahmevorrichtungen zu einer Baugruppe, einem sogenannten Dosierkopf zusammengefügt werden. Figur 7 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Dosierkopfes Bei den dargestellten Entnahmevorrichtungen handelt es sich um 24 Y-Stücke, die in einem Dosierkopf zusammengefasst sind.
  • Die Neigungswinkel der Entnahmevorrichtungen können so gewählt werden, dass sich alle Dosierstrahlen an einem Punkt kreuzen. Damit wird die Punktdosierung mehrer Komponenten ermöglicht. Optische Hilfsmittel, vorzugsweise Laserdioden die parallel zu den Dosierstrahlen ausgerichtet sind, bestimmen den Dosierpunkt auf der Oberfläche des Dosierziels.
  • Erfindungsgemäß wird ein modulares Flüssigkeitsdosiersystem mit einen geschlossenen Pumpen-/Behältersystem gefertigt. Die Anordnung mehrerer dieser Systeme bilden Mehrkanalanlagen, welche die simultane Dosierung von beliebig vielen Einzelkomponenten oder Zubereitungen, oder auch fertigen Medien daraus erlauben. Eine solche Anlage besteht im Wesentlichen aus der neuartigen Vorrichtung mit einem oder mehreren Kreislauf/-läufen, Dosierstrecke(n), Prozesssteuereinheit(en), einem statischen oder modularen Korpus und Gehäuse.
  • Die Fördereinrichtungen und -einheiten, Pumpen und Ventile sind vorzugsweise zusammengefasst in einer Aufnahmeeinheit und vorzugsweise in einem Schubkastensystem untergebracht. Die zusammengefasste Unterbringung ermöglicht den schellen Zugang zu einzelnen Bauteilen zu Service- oder Reparaturzwecken. Auch die Pumpen und/oder die Ventilbestückung können modular als Panel im Schubkasten oder im Dosiermodul untergebracht werden. In einem Containermodul sind die Aufnahmevorrichtungen für die Behälter bzw. Beutel der Medien und die Schnellkupplungseinheiten zur Herstellung des Kreislaufs untergebracht. Beide Module verfügen über eigene Leitungssysteme, wie beispielsweise interne Verrohrungen und/oder Schlauchsysteme, die kompatibel und kopplungsfähig sind. Dosiermodul und Containermodul verfügen zusätzlich über eine eigene Stromversorgung und interne Verkabelung.
  • Die Dosierkreisläufe mit geschlossenem System können überall dort eingesetzt werden, wo bereits herkömmliche Anlagen in Betrieb sind. Die Anlagen mit einem geschlossenem System können mit allen Arten von Flüssigkeits-, Pasten- und/oder Pigmentsystemen wie Klebstoffen, Lebensmittelgrundstoffen, Ölen, Lösungsmitteln, Alkyd-, Kunstharz-, Polymer-, Acryl-, Latex-, Nanolacken, sowie Dispersions- und Naturfarbzusammensetzungenen betrieben werden.
  • Das erfindungsgemäß bevorzugte Bag-in-Box-System eröffnet völlig neuartige Einsatzmöglichkeiten, vorzugsweise in der Verwendung als Farbmischmaschine. Die Mischanlagen sind nicht an vorgegebene Behältergrößen gebunden. Je nach Qualität der Beutel ist eine Mehrweglösung möglich, sofern eine Wiederbefüllung gewünscht oder bevorzugt wird. Die Ausführung als Bag-in-Box-System trägt zur Abfallreduzierung bei, da keine gesonderten Transportverpackungen notwendig sind. Die Transportkosten werden reduziert, da der komplette Nutzraum in Würfel- oder Quaderform zur Verfügung steht.
  • Mit dem geschlossenen System können auch lösemittelhaltige Medien verarbeitet werden, da keine gesundheitsschädlichen oder explosionsgefährlichen Dämpfe entweichen können.
  • Die ausgeführten Möglichkeiten sind nur als Beispiele und nicht als Einschränkung auf diese Möglichkeiten zu verstehen.
    • Bezugszeichenliste zu den Figuren 1 bis 6
    • 1
    Behältersystem
    2
    Mehrweg-Kupplung
    3
    Service-Kupplung
    4
    Entnahmeleitung
    5
    Fördereinrichtung
    6
    Behälter für Lösungs- bzw. Reinigungsmittel
    7
    Fördereinheit
    8
    Ventil
    9
    Fitting für den Zugang des Lösungs- bzw. Reinigungsmittels
    10
    Fitting für den Zugang des Dosiermediums
    11
    Entnahmevorrichtung, bzw. Dosierventil
    12
    Ventil
    13
    Fördereinheit
    14
    Entnahmestück
    15
    Rückführleitung
    16
    Rückschlagventil
    17
    Rückführung
    21
    Zylinder
    22
    Dosierdüse
    23
    Verschlussnadel
    24
    Fittings
    25
    Dichtung
    26
    Deckel
    27
    Zugstange
    28
    Federkolben
    31
    Behälter
    32
    Behälterboden
    33
    Entnahmeöffnung
    34
    Zuführöffnung
    35
    Deckel
    41
    Behälter
    42
    Entnahmeanschluss
    43
    Beutel
    44
    Zuführöffnung
    45
    Verbindung
    46
    Zuführanschluss

Claims (15)

  1. Behältersystem, umfassend einen formstabilen Behälter und einen in dem Behälter angeordneten flexiblen Beutel, der zwei Anschlüsse aufweist, die mit zumindest einer Öffnung des Behälters korrespondieren.
  2. Behältersystem nach Anspruch 1, wobei die zwei Anschlüsse des Beutels mit zwei Öffnungen des Behälters korrespondieren.
  3. Behältersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand der Anschlüsse des vollständig gefüllten Beutels, bestimmt als Länge der gradlinigen Verbindungslinie der beiden Anschlüsse, mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 50 % des direkten Abstands der am weitesten voneinander entfernten Punkte auf der Wandung des Beutels, bestimmt als Länge der gradlinigen Verbindungslinie der beiden Punkte, beträgt.
  4. Behältersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter im unteren Bereich eine Entnahmeöffnung aufweist, die mit dem ersten Anschluss des Beutels gekoppelt ist, und wobei der zweite Anschluss des Beutels über eine Verbindungsleitung mit einer Zuführöffnung des Beutels verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des in dem Behälter befindlichen Beutels zumindest bei vollständiger Befüllung des Beutels oberhalb des Entnahmeöffnung des Behälters liegt.
  5. Behältersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
    - der Behälter eine im Wesentlichen quaderförmige äußere Grundform aufweist,
    - die Entnahmeöffnung an einer Stirnseite des Behälters angeordnet ist,
    - der Boden des Behälters von den Längsseiten zur Mitte hin geneigt ist, so dass er eine Rinne in Richtung der Entnahmeöffnung bildet, und
    - der Boden von der der Entnahmeöffnung gegenüber liegenden Stirnseite zu der Stirnseite mit der Entnahmeöffnung geneigt ist.
  6. Behältersystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, das die Verbindungsleitung von der Zuführöffnung des Behälters zum zweiten Anschluss des Beutels ganz oder teilweise flexibel ausgeführt ist.
  7. Behältersystem nach Anspruch 6, wobei die Verbindungsleitung von der Zuführöffnung unter dem geneigten Boden des Behälters und anschließend hinter dem Beutel zum zweiten Anschluss im oberen Bereich des Beutels hoch geführt ist.
  8. Behältersystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Verbindungsleitung im Inneren des Behälters bis in den oberen Teil des Behälters starr ist und von dort bis zum zweiten Anschluss des Beutels flexibel ist.
  9. Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Mediums, umfassend einen Kreislauf für das flüssige Medium mit einem in den Kreislauf integrierten Behältersystem, wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 definiert, und einer von dem Kreislauf abgehenden Dosierstrecke.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Menge des flüssigen Mediums, das dosiert wird, über die Zeit, die ein Ventil geöffnet und/oder eine Fördereinrichtung eingeschaltet ist, steuerbar ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Dosierstrecke eine Entnahmevorrichtung umfasst, die ein selbstschließendes Ventil enthält, wobei das selbstschließende Ventil umfasst:
    - einen Zylinder,
    - einen Deckel, der den Zylinder an einer offenen Seite verschließt,
    - eine Dosierdüse, die in die dem Deckel gegenüber liegenden offenen Seite des Zylinders eingepasst ist,
    - ein in der Zylinderwand unmittelbar oberhalb der Dosierdüse angeordnetes erstes Fitting,
    - eine Verschlussnadel mit einer umlaufenden Dichtung, die senkrecht in die Dosierdüse geführt werden kann,
    - eine Zugstange, mittels derer die Verschlussnadel in vertikaler Richtung bewegt werden kann, und
    - einen gegenüber der Zylinderinnenwand abgedichteten Federkolben, an dem die Verschlussnadel über die Zugstange so befestigt ist, dass die Verschlussnadel mit der Dichtung die Düsenöffnung gegenüber der Umgebung luftdicht verschließt, wenn sich der Kolben in einer unteren Endstellung befindet,
    - wobei das Ventil durch das zu dosierende flüssige Medium geöffnet wird, wenn der Druck des anstehenden, zu dosierenden Mediums hoch genug ist, um die Federkraft des Federkolbens zu überwinden.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das selbstschließende Ventil zusätzlich ein zweites Fitting umfasst, das dem ersten Fitting gegenüber liegend und das unmittelbar oberhalb der Dosierdüse angeordnet ist, um alternativ oder zusätzlich zu dem zu dosierenden flüssigen Medium ein zweites flüssiges Medium dosieren zu können.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12 mit einer Spüleinheit, die ein Ventil und/oder eine Fördereinheit für ein Lösungs- und/oder Reinigungsmittel sowie einen Behälter für das Lösungs- und/oder Reinigungsmittel umfasst, wobei das Lösungs- und/oder Reinigungsmittel aus dem Behälter über die Fördereinheit und/oder das Ventil in das zu der Dosierstrecke gehörende Dosierventil gelangt.
  14. Verfahren zum Mischen einer Farbformulierung, bei dem
    - ein Farbmuster gewählt wird,
    - entsprechend dem gewählten Farbmuster Farbstoffzusammensetzungen über mehrere Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 9 bis13 einer Grundformulierung in einem geeigneten Behälter zudosiert werden, und
    - diese Farbformulierung anschließend in dem Behälter zu einem fertigen Produkt konfektioniert wird.
  15. Selbstschließendes Ventil umfassend:
    - einen Zylinder,
    - einen Deckel, der den Zylinder an einer offenen Seite verschließt,
    - eine Dosierdüse, die in die dem Deckel gegenüber liegenden offenen Seite des Zylinders eingepasst ist,
    - ein in der Zylinderwand unmittelbar oberhalb der Dosierdüse angeordnetes erstes Fitting,
    - eine Verschlussnadel mit einer umlaufenden Dichtung, die senkrecht in die Dosierdüse geführt werden kann,
    - eine Zugstange, mittels derer die Verschlussnadel in vertikaler Richtung bewegt werden kann, und
    - einen gegenüber der Zylinderinnenwand abgedichteten Federkolben, an dem die Verschlussnadel über die Zugstange so befestigt ist, dass die Verschlussnadel mit der Dichtung die Düsenöffnung gegenüber der Umgebung luftdicht verschließt, wenn sich der Kolben in einer unteren Endstellung befindet,
    - wobei das Ventil durch das zu dosierende flüssige Medium geöffnet wird, wenn der Druck des anstehenden, zu dosierenden Mediums hoch genug ist, um die Federkraft des Federkolbens zu überwinden.
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